(57)【要約】【課題】光半導体発光素子の閾値電流の温度特性に追従した光半導体発光素子駆動用のバイアス電流を生成すること。【解決手段】光半導体発光素子を駆動する光半導体発光素子駆動回路において、周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路１０１と、前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、所定の温度勾配に反転して出力する第１の増幅回路１０２と、前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、所定の温度勾配で反転せずに出力する第２の増幅回路１０３と、前記第１，第２の出力信号が入力され、前記第１，第２の出力信号のいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流を生成する出力回路（１１０，１０８）とを有し、光半導体発光素子の閾値電流の温度特性に追従したバイアス電流を生成する。【選択図】  図１
2006269981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配に反転して第１の出力信号として出力する第１の増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配で反転せずに第２の出力信号として出力する第２の増幅回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とが入力され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とのいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流又は変調電流を生成する出力回路と、
を有する光半導体発光素子駆動回路。
【請求項２】
周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路と、
周囲温度に対して略ゼロの傾きを持つ基準信号を生成する基準信号生成回路と、
前記温度係数信号生成回路の温度係数信号の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配に反転して第１の出力信号として出力する反転増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の温度係数信号の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配で反転せずに第２の出力信号として出力する非反転増幅回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記基準信号とが入力され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記基準信号とのいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流又は変調電流を生成する出力回路と、
を有する光半導体発光素子駆動回路。
【請求項３】
周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配に反転して第１の出力信号として出力する第１の増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、少なくとも２つ以上の反転増幅回路を用いて前記電圧又は電流を所定の温度勾配で反転せずに第２の出力信号として出力する第２の増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を略ゼロの温度勾配に反転して、周囲温度に対して略ゼロの傾きを持つ第３の出力信号を出力する第３の増幅回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号とが入力され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号とのいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流又は変調電流を生成する出力回路と、
を有する光半導体発光素子駆動回路。
【請求項４】
前記出力回路の前段に設けられ、当該出力回路に出力する複数の信号のそれぞれのレベルをシフトさせるレベルシフト手段を、さらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体発光素子駆動回路。
【請求項５】
前記第１，第２，第３の増幅回路の前段に設けられる複数の抵抗分圧回路で構成され、前記温度係数信号生成回路から得られる信号を前記複数の抵抗分圧回路に入力し、前記第１，第２，第３の増幅回路のそれぞれに出力する信号のレベルをシフトさせるレベルシフト手段を、さらに有することを特徴とする請求項３に記載の光半導体発光素子駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体発光素子駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバー通信等に用いられる光半導体発光素子はその用途によって様々な駆動方法がある。用途は例えば１Gbps以上の高速で数十m以上の距離間の通信を行う場合などである。ギガビット程度の高速で光半導体発光素子を駆動する場合、光半導体発光素子としては通常レーザダイオードが用いられる。通信を行う際にはレーザダイオードに変調されたパルス電流を流し、光をオンまたはオフすることによって通信を行う。
【０００３】
レーザダイオードは駆動電流対光出力特性に発振を開始する閾値電流Ｉthが存在する。また、この閾値電流には温度特性があり、使用される周囲の温度により変化する。
【０００４】
良好な通信特性を得るために、通常はレーザダイオードに閾値電流付近のバイアス電流を流して、変調を行う。
【０００５】
バイアス電流が閾値電流よりも極端に低い電流である場合と閾値電流付近にある場合とのアイパターンについては例えば米国ハネウェル（Honeywell）社のアプリケーションシート(Modulating VCSELs,006703-1-EN)の９ページに記載されている。バイアス電流が閾値電流付近にある場合にアイパターンは良好となる。紹介した文献はVCSELと呼ばれる面発光型のレーザダイオードの諸特性について述べている。
【０００６】
従って、良好な通信を行うにはバイアス電流が閾値電流付近に設定されていることが必要となる。
【０００７】
しかし、先に述べたようにレーザダイオードの閾値電流には温度特性がある。このため、使用される周囲の温度によって閾値電流が変動するため、温度を検出してバイアス電流を閾値電流付近に設定するような工夫が必要となる。
【０００８】
従来の閾値電流の制御方式として例えば特許文献１が上げられる。ここで提案された方式によれば閾値電流の温度変化に追随して閾値電流付近に精度良く直流バイアス電流をレーザダイオードに供給することが可能である。
【０００９】
しかし、これまでの通常レーザダイオードではその閾値電流は温度上昇と共にその電流が上昇する温度特性を持っており、先に紹介した米国Honeywell社のアプリケーションシート(Modulating VCSELs,006703-1-EN)の３ページに記載されているような、温度２５℃を中心としてそれ以下の低温側では電流が上昇し、それ以上の高温側でも電流が上昇する放物線形状の温度特性を持った（文献ではparabolic shapeと紹介されている）閾値電流の制御は、従来の技術では行うことができなかった。このため、特に低温側で閾値電流付近にバイアス電流を供給できないためにアイパターンの劣化が発生し、通信特性が劣化する。
【００１０】
また、レーザダイオードによっては特に高温度側において急激に閾値電流が増加する場合もあり、従来例の制御方式では閾値電流の温度特性にバイアス電流が追従できなかった。
【特許文献１】特開２００３−１３１７４８号公報（第６-８頁、図１）
【非特許文献１】アプリケーションシート(Modulating VCSELs,006703-1-EN)、Honeywell社、p．３，９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、光半導体発光素子の閾値電流の温度特性に追従した光半導体発光素子駆動用のバイアス電流を生成することが可能な光半導体発光素子駆動回路を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によれば、周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配に反転して第１の出力信号として出力する第１の増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配で反転せずに第２の出力信号として出力する第２の増幅回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とが入力され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とのいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流又は変調電流を生成する出力回路と、を有する光半導体発光素子駆動回路が提供される。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路と、
周囲温度に対して略ゼロの傾きを持つ基準信号を生成する基準信号生成回路と、
前記温度係数信号生成回路の温度係数信号の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配に反転して第１の出力信号として出力する反転増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の温度係数信号の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配で反転せずに第２の出力信号として出力する非反転増幅回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記基準信号とが入力され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記基準信号とのいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流又は変調電流を生成する出力回路と、を有する光半導体発光素子駆動回路が提供される。
【００１４】
本発明のもう１つの他の態様によれば、周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を所定の温度勾配に反転して第１の出力信号として出力する第１の増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、少なくとも２つ以上の反転増幅回路を用いて前記電圧又は電流を所定の温度勾配で反転せずに第２の出力信号として出力する第２の増幅回路と、
前記温度係数信号生成回路の電圧又は電流が入力され、前記電圧又は電流を略ゼロの温度勾配に反転して、周囲温度に対して略ゼロの傾きを持つ第３の出力信号を出力する第３の増幅回路と、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号とが入力され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号とのいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流又は変調電流を生成する出力回路と、を有する光半導体発光素子駆動回路が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、光半導体発光素子の閾値電流の温度特性に追従した光半導体発光素子駆動用のバイアス電流又は変調電流を生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
発明の実施形態１の光半導体発光素子駆動回路を図１で説明する前に、図８乃至図１０を参照して本発明に係る光送信モジュールの全体構成及びそれに使用される面発光型のレーザダイオードの温度特性について説明する。
【００１７】
図８は、光送信モジュール１００の全体図を示している。光送信モジュール１００は、光半導体発光素子としてＶＣＳＥＬ（垂直表面発光型レーザ）のような面発光型のレーザダイオードＬＤ1と、光半導体発光素子駆動回路２００としてのレーザドライバＩＣ1とを備えている。
【００１８】
レーザドライバＩＣ1は、面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用のバイアス電流Ｉbiasを生成するバイアス電流生成回路と、高速に変調された電流信号（変調電流Ｉm）を発生し、前記バイアス電流生成回路から供給されるバイアス電流Ｉbiasに対して印加する高速変調回路と、を備えている。
【００１９】
或いは、レーザドライバＩＣ1は、周囲温度に依存せず常にほぼ一定の定電流をバイアス電流Ｉbias として生成するバイアス電流生成回路と、面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用の高速変調信号（変調電流Ｉm）を発生し、この高速変調信号（変調電流Ｉm）を前記バイアス電流生成回路から供給されるバイアス電流Ｉbiasに対して印加する高速変調回路と、を備えた構成となっていてもよい。バイアス電流Ｉbiasとしては、例えば室温（２５℃）における面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthに相当する定電流とすれば良い。
【００２０】
光送信モジュール１００には、電源Ｖccライン，グランドGNDラインのほか、データ信号を入力するためのデータラインData+，Data- が接続している。データラインData+，Data- は、外部のデータ信号発生回路（図示せず）で生成したデータ信号（‘１’，‘０’のデジタル信号に対応したパルス信号）をレーザドライバＩＣ1内の前記高速変調回路に供給するためのデータ供給ラインである。
【００２１】
従って、レーザダイオードＬＤ1には、バイアス電流Ｉbiasに変調された電流信号（変調電流Ｉm）を重畳した駆動電流が供給され、その駆動電流に応じた光電力が出力されることになる。
【００２２】
光送信モジュール１００のレーザダイオードＬＤ1から出射された光出力は、光ファイバー１２０の一端に入射し、光ファイバー１２０の中を数十〜数百ｍの距離を走行して他端に置かれた図示しない受信モジュールに受信されるようになっている。
【００２３】
図９は、レーザダイオードの駆動電流対光出力特性を示す図である。横軸は駆動電流、縦軸は光出力としての光電力である。
【００２４】
図９において、発振を開始する閾値電流Ｉthまでの駆動電流の増加に対してレーザダイオードはほとんど発光せず、閾値電流Ｉthに達した後、ある一定の傾きで線形的に光電力は増大する。このような、レーザダイオードの特性のため、閾値電流Ｉthが周囲温度によって変動したとしても、安定的に光電力を得るためにバイアス電流Ｉbiasとしては閾値電流Ｉthと同じ値に設定することが必要である。何故なら、バイアス電流Ｉbiasが閾値電流Ｉthよりもかなり低いと、変調電流Ｉmが加えられたとき発光に遅れが出て光出力のパルス幅が狭くなったりオーバーシュートが大きくなったりして、結果的にアイパターンに劣化を生じる。このため、バイアス電流Ｉbiasとしては閾値電流Ｉthと同じ値に設定することが必要となるわけである。そして、バイアス電流Ｉbiasを閾値電流Ｉthと同じ値に設定した場合、変調電流Ｉmに応じて図８に示すＰＨＯ０〜ＰＨＯ１のレベルの光電力が発生される。消光比は、光電力ＰＨＯ０と光電力ＰＨＯ１との比を表している。
【００２５】
図１０は、面発光型のレーザダイオードの閾値電流の温度特性を示している。横軸は温度、縦軸は閾値電流である。面発光型のレーザダイオードの閾値電流の温度特性は、周囲温度の変化に対して例えば２５℃を中心として低温側，高温側で共に閾値電流が上昇する放物線形状を有している。この放物線形状の温度特性は、面発光型のレーザダイオードの種類によって或いは製造誤差によってその放物線の形状が異なり、低温側と高温側で電流の減少及び増加の割合が異なっていたりする。符号Ａ，Ｂ，Ｃは放物線形状の温度特性例を示している。
【００２６】
以上のことから、面発光型のレーザダイオードＬＤ1に供給するバイアス電流Ｉbiasとしては、周囲温度が変動しても図１０に示したような閾値電流の温度特性に追従したバイアス電流を生成することが必要となる。なお、図８で説明したように、レーザダイオードＬＤ1に供給するバイアス電流Ｉbiasに代えて、バイアス電流Ｉbiasは温度特性を持たない一定電流とし、面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従した変調電流Ｉmを生成するようにしてもよい。
［実施形態１］
【００２７】
図１は本発明の実施形態１の光半導体発光素子駆動回路の構成図を示している。図１は、光半導体発光素子駆動回路２００とこれによって駆動される面発光型のレーザダイオードＬＤ1とを有した光送信モジュール１００の構成を示している。
【００２８】
図１において、光半導体発光素子駆動回路２００は、光半導体発光素子である面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用のバイアス電流Ｉbiasを生成するバイアス電流生成回路（１０１〜１０９）と、高速に変調された電流信号（変調電流Ｉm）を発生し、前記バイアス電流生成回路から供給されるバイアス電流Ｉbiasに対して印加する高速変調回路１１１と、を備えている。
【００２９】
バイアス電流生成回路（１０１〜１０９）は、トランジスタの温度依存性を利用した回路で構成され、温度Ｔに対して正の温度係数を有する電圧を生成する温度係数信号生成回路としての温度係数回路１０１と、温度に依存しない安定した電圧を生成するバンドギャップリファレンス型の基準電圧回路１０９と、温度係数回路１０１で生成された電圧と基準電圧回路１０９で生成された電圧とを用いて所望の負の倍率の電圧を生成する第１の増幅回路としての反転増幅回路１０２と、温度係数回路１０１で生成された電圧を用いて所望の正の倍率の電圧を生成する第２の増幅回路としての非反転増幅回路１０３と、反転増幅回路１０２から出力される電圧のレベルをシフトするレベルシフト回路１０４と、非反転増幅回路１０３から出力される電圧のレベルをシフトするレベルシフト回路１０５と、レベルシフト回路１０４，１０５によって生成された２つの電圧を互いに重ね合わせていずれか高い方の電圧を出力するための２つのエミッタフォロア１０６，１０７で構成される重畳出力回路１１０と、重畳出力回路１１０により生成された電圧を、レーザダイオードＬＤ1を駆動するためのバイアス電流に変換する電圧・電流変換回路１０８と、を備えている。各回路ブロック１０１〜１０９は電源ＶccとグランドGND間に接続されている。
【００３０】
なお、レベルシフト回路１０４，１０５はレベルシフト手段を構成している。また、重畳出力回路１１０及び電圧・電流変換回路１０８は、前段回路からの２つの出力信号が入力され、当該２つの出力信号のいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流を生成する出力回路を構成している。
【００３１】
ＬＤ1は 面発光型のレーザダイオードであって、例えばＶＣＳＥＬ（垂直表面発光型レーザ）で構成されている。レーザダイオードＬＤ1の一端は電源Ｖccに接続し、他端は電圧・電流変換回路１０８の電流制御トランジスタに接続している。電圧・電流変換回路１０８の電流制御トランジスタを含むバイアス電流出力部の両端には、高速に変調された電流信号（変調電流）を供給する高速変調回路１１１が並列に接続されている。高速変調回路１１１は、例えば変調されたパルス電流を供給する電流源Ｉ4で構成されている。バイアス電流に高速変調信号（変調電流）を印加する方式となっている。
【００３２】
温度係数回路１０１はＶT基準回路とも呼ばれておりkT/qに正の係数を掛けた、温度に比例した電圧を生成することができる。ここでｋはボルツマン定数、ｑは電荷、Tは絶対温度を表している。温度係数回路１０１は例えばトランジスタの温度依存性を利用して正の温度係数を持った電圧を生成する。そして、温度係数回路１０１で生成された、温度に対して正の傾きを持つ電圧は反転増幅回路１０２と非反転増幅回路１０３とに供給される。  
反転増幅回路１０２は、オペアンプＵ1と抵抗Ｒ1，Ｒ2を備え、マイナス端子に抵抗Ｒ1を介して前記温度係数回路１０１からの電圧を入力し、プラス端子に基準電圧回路１０９からの電圧が入力し、マイナス端子と出力端子間に抵抗Ｒ2を接続している。また、非反転増幅回路１０３は、オペアンプＵ2と抵抗Ｒ3，Ｒ4を備え、プラス端子に前記温度係数回路１０１からの電圧が入力し、マイナス端子は抵抗Ｒ4を介してグランドGNDに接続し、マイナス端子と出力端子間に抵抗Ｒ3を接続している。
【００３３】
反転増幅回路１０２は、抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ2の比により増幅率を設定でき、かつ出力電圧の傾きは入力電圧に対して反転する。従って、反転増幅回路１０２の出力は温度に対して負の傾き（負の温度係数）を有し、抵抗Ｒ1と抵抗Ｒ2による増幅率の設定によって温度に対する負の傾きを設定することができる。
【００３４】
非反転増幅回路１０３は、抵抗Ｒ3と抵抗Ｒ4の比により増幅率を設定でき、かつ出力電圧の傾きは入力電圧と同じ（非反転）になる。従って、非反転増幅回路１０３の出力は温度に対して正の傾き（正の温度係数）有し、抵抗Ｒ3と抵抗Ｒ4による増幅率の設定によって温度に対する正の傾きを設定することができる。
【００３５】
温度に対して正負の傾きを作成したのは、本実施形態１に使用する光半導体発光素子としてのＶＣＳＥＬ（垂直表面発光型レーザ）の温度特性（例えば図１０に示す温度対閾値電流）に合うように或る温度点において電圧の傾きを変えたいからである。その目的のために、所望の温度点で傾きを変える必要性がある。傾きを変える温度点を変曲点という。変曲点は面発光型のレーザダイオードＬＤ1の温度特性に応じて１つ以上形成することが必要となる。
【００３６】
反転増幅回路１０２と非反転増幅回路１０３によって、温度に対して正負の傾き（正負の温度係数）を得ることができる。ただし、そのまま重ね合わせても所望の温度点で傾きを変えることができるとは限らない。しかし、レベルシフト回路１０４，１０５，１１２にてそれぞれ適宜に電圧レベルを調整することで所望の温度点で傾きを変えた所望の曲線を得ることができる。
【００３７】
レベルシフト回路１０４，１０５によってレベルシフトされた電圧はそれぞれ、重畳出力回路１１０を構成するエミッタフォロワ１０６，１０７を通して、重ね合わせられる。エミッタフォロワ１０６は、電源ＶccとグランドGND間に、トランジスタＱ1のコレクタ・エミッタと定電流源Ｉ1を直列接続して構成され、トランジスタＱ1のベースにレベルシフト回路１０４の出力電圧が入力される。エミッタフォロワ１０７は、電源ＶccとグランドGND間に、トランジスタＱ2のコレクタ・エミッタと定電流源Ｉ2を直列接続して構成され、トランジスタＱ2のベースにレベルシフト回路１０５の出力電圧が入力される。そして、トランジスタＱ1，Ｑ2のエミッタは共通に接続され、その共通エミッタ出力が次段の電圧・電流変換回路１０８へ出力される。エミッタフォロワ１０６，１０７で重ね合わせられた点の電圧は高い電位の方にクランプされるので、レベルシフト回路１０４，１０５によって生成された電圧の高い方の電圧が重畳出力回路１１０から出力される。
【００３８】
なお、重畳出力回路１１０において、エミッタフォロア１０６，１０７の定電流源Ｉ1，Ｉ2は、１つの定電流源、或いは１つの抵抗に置き換えた構成としても良い。
【００３９】
電圧・電流変換回路１０８は、エラーアンプ用のオペアンプＵ3と電流制御用のＮＰＮ形バイポーラトランジスタＱ4と抵抗Ｒ5とで構成され、入力電圧に比例した電流を出力する機能を有している。エラーアンプ用のオペアンプＵ3のプラス端子には重畳出力回路１１０の出力電圧が入力電圧Ｖinとして入力し、オペアンプＵ3から出力されるエラー電圧は電流制御トランジスタＱ4のベースに入力し、トランジスタＱ4のコレクタはレーザダイオードＬＤ1の−極の一端に接続し、トランジスタＱ4のエミッタはオペアンプＵ3のマイナス端子に接続する一方抵抗Ｒ5を介してグランドGNDに接続し、トランジスタＱ4を流れる電流によって抵抗Ｒ5に生じる電圧がオペアンプＵ3のマイナス端子に帰還される構成となっている。これは、オペアンプＵ3の入力電圧をＶin、抵抗Ｒ5に流れる電流をＩbiasとすると、抵抗Ｒ5に流れる電流によって生じる電圧降下Ｉbias・Ｒ5がＶinに等しくなるようにエラーアンプＵ3が働き、電流Ｉbiasが制御されるためである。従って、Ｉbias＝Ｖin／Ｒ5となる。なお、バイポーラトランジスタＱ4に代えてＦＥＴを用いることもできる。電流の絶対値は抵抗Ｒ5により調整可能であり、このようにして面発光型のレーザダイオードＬＤ1の温度変化に追従するバイアス電流ＩbiasをレーザダイオードＬＤ1に供給することが可能となる。
【００４０】
以上の図１の構成においては、トランジスタの温度依存性を利用して温度係数を持った電圧を生成し反転増幅及び非反転増幅し、それらを適宜にレベルシフトすることよって、所望の負の傾きを持った電圧、所望の正の傾きを持った電圧を得る。そして、これらの電圧を重ね合わせることによって、周囲温度に対していずれか高い電圧が出力され、該電圧を電流に変換して面発光型のレーザダイオードのバイアス電流として使用する。バイアス電流は、結果として面発光型のレーザダイオードの閾値電流の温度特性に追従した温度特性を持った電流とされるので、周囲温度の変化によってレーザダイオードの閾値電流が変動したとしても、その変動に追従したバイアス電流を得、温度変化による消光比特性の劣化がなく、且つ温度変化によるアイパターンの劣化のない光出力を発生することができる。
【００４１】
実施形態１では正負の温度に対する傾きで、バイアス電流Ｉbiasの温度曲線を作ったが温度に対する傾きの違う正同士または負同士で作成することも可能である。また、温度や電源電圧に対して精度良く基準電圧を生成できるバンドギャップリファレンス型の基準電圧回路１０９を利用して温度に対する正負の傾きを持った電圧を生成することで、電源電圧変動に対して安定化することが可能であり、また、ボルテージフォロワを取り付けてレベルシフトを行い、エミッタフォロワ１０６，１０７と同等の回路を追加して前述の電圧を供給することで温度変化に対して閾値電流に追従するのバイアス電流を得ることも可能である。
【００４２】
図２は上記温度係数回路１０１の一実施例を示す回路図である。  
図２に示す温度係数回路１０１は、電源Ｖ1（例えば３．３Ｖ）とGND間に、電源投入時における始動回路としての、トランジスタＱ11〜Ｑ13と抵抗Ｒ9から成るスタートアップ回路１１５と、トランジスタＱ6〜Ｑ10と抵抗Ｒ7，Ｒ8から成り、トランジスタの温度依存性を利用して環境温度に比例した電圧を出力する温度係数信号発生回路１１６とを備えている。
【００４３】
スタートアップ回路１１５は、電源Ｖ1とグランドGND間に、抵抗Ｒ9とコレクタ・ベース間が共通接続された2つのトランジスタＱ12，Ｑ13とが直列接続し、抵抗Ｒ9とトランジスタＱ12の接続点をベース・エミッタ間が共通接続されたトランジスタＱ11のコレクタ・エミッタを介して、温度係数信号発生回路１１６のコレクタ電流路に接続している。
【００４４】
スタートアップ回路１１５は、温度係数信号発生回路１１６へ電源を投入する時に、ダイオード接続されたトランジスタＱ12，Ｑ13のコレクタ電圧が急激に立ち上がることで、速やかにトランジスタＱ11が稼動し、その結果、温度係数信号発生回路１１６のトランジスタＱ8，Ｑ9の共通接続されたベースに電流が振り込まれることで、温度係数信号発生回路１１６に動作を開始させる。
【００４５】
温度係数信号発生回路１１６は、２つのＰＮＰ形トランジスタＱ6，Ｑ7を備え、これら２つのトランジスタは、電源Ｖ1にエミッタが共通に接続され且つベースが共通に接続されており、かつトランジスタＱ7のベース・コレクタが共通に接続され、トランジスタＱ6，Ｑ7の各コレクタに同じ大きさの電流Ｉcを出力するカレントミラー回路と、エミッタ面積の異なる２つのＮＰＮ形トランジスタＱ8，Ｑ9を備え、トランジスタＱ8，Ｑ9のエミッタ面積の比は１：４とされ、トランジスタＱ8のコレクタは前記トランジスタＱ6のコレクタに接続され、トランジスタＱ9のコレクタは前記トランジスタＱ7のコレクタに接続され、かつトランジスタＱ8のコレクタ・ベースが共通に接続され、トランジスタＱ8，Ｑ9のベースが共通に接続されており、トランジスタＱ9のエミッタは抵抗Ｒ7を介してグランドGNDに接続され、かつトランジスタＱ8のエミッタは直接グランドGNDに接続され、コレクタ電流Ｉcとして環境温度に比例した電流を得るためのサーマル回路と、トランジスタＱ10とこれに直列接続した抵抗Ｒ8からなり、トランジスタＱ10はそのエミッタが電源Ｖ1に接続され、ベースが前記トランジスタＱ6，Ｑ7の共通ベースに接続され、コレクタが抵抗Ｒ8を介してグランドGNDに接続され、抵抗Ｒ8の一端に温度に比例した電圧Ｖoutを出力する出力回路と、を備えている。
【００４６】
以下に、温度係数信号発生回路１１６の動作を数式を用いて説明する。  
使用されるバイポーラトランジスタについては、次式が成り立つ。  
Ｉc＝Ｉs・exp (VBE／VT)                                    (1)
ただし、Ｉsは飽和電流、VBEはベース・エミッタ間電圧、VTはkT/qで、kはボルツマン定数、qは素電荷、Tは絶対温度である。
【００４７】
トランジスタＱ6，Ｑ7は同一サイズのＰＮＰ形トランジスタとすると、トランジスタＱ6とトランジスタＱ7に流れるコレクタ電流Ｉcは同じになる。
【００４８】
上式(1)から、トランジスタＱ8，Ｑ9について、それぞれのベース・エミッタ間電圧をVBE8，VBE9とすると、
VBE8＝VT・ln (Ｉc／Ｉs)                                     (2)
VBE9＝VT・ln｛Ｉc／(４・Ｉs)｝                             (3)
ＩcはトランジスタＱ9に流れるコレクタ電流と同じなので
Ｉc＝(VBE8−VBE9)／Ｒ1                                     (4)
従って、
Ｉc＝VT・ln (Ｉc／Ｉs・４Ｉs／Ｉc)                          (5)
Ｉc＝VT・ln (４)                                              (6)
∴ Ｉcは温度に比例した電流となる。
【００４９】
抵抗Ｒ8に発生する電圧Ｖoutは
Ｖout＝Ｒ8・Ｉc                                              (7)
になるので、出力される電圧Ｖoutは温度に比例することになる。
【００５０】
図３は図２の温度係数回路（温度係数信号発生回路）によって得られる温度対電圧の関係を測定した結果を示すグラフである。温度に比例した電圧出力が得られている。
【００５１】
図４は上記バンドギャップリファレンス型基準電圧回路１０９の一実施例を示す回路図である。  
図４に示すバンドギャップリファレンス型基準電圧回路１０９は、電源ＶccとグランドGND間に、定電流源Ｉ11とＮＰＮ形トランジスタＱ15のコレクタ・エミッタを直列に接続した回路と、コレクタが電源Ｖccに接続し、ベースが前記トランジスタＱ15のコレクタに接続したトランジスタＱ14と、エミッタ面積の異なる２つのＰＮＰ形トランジスタＱ16，Ｑ17を備え、トランジスタＱ16，Ｑ17のエミッタ面積の比はＮ：１とされ、トランジスタＱ16のコレクタは抵抗Ｒ13を介して前記トランジスタＱ14のエミッタに接続し、Ｑ16のエミッタは抵抗Ｒ11を介してグランドGNDに接続し、トランジスタＱ17のコレクタは抵抗Ｒ12を介して前記トランジスタＱ14のエミッタに接続し、Ｑ17のベースは前記トランジスタＱ16のベースに共通接続し、且つＱ17のコレクタ・ベース間は共通に接続し、Ｑ17のエミッタは直接グランドGNDに接続し、トランジスタＱ14と抵抗Ｒ12の接続点から温度に依存しない一定のバンドギャップ基準電圧VBGを出力する回路と、を備えている。
【００５２】
以下に、バンドギャップリファレンス型基準電圧回路１０９の動作を数式を用いて説明する。  
使用されるバイポーラトランジスタについては、上記式(1)と同様に次式が成り立つ。  
Ｉc＝Ｉs・exp (VBE／VT) 
ただし、Ｉsは飽和電流、VBEはベース・エミッタ間電圧、VTはkT/qで、kはボルツマン定数、qは素電荷、Tは絶対温度である。トランジスタＱ15，Ｑ16，Ｑ17のベース・エミッタ間電圧をそれぞれVBE15，VBE16，VBE17とし、Ｑ15，Ｑ16，Ｑ17の飽和電流ＩsをそれぞれＩs15，Ｉs16，Ｉs17とする。
【００５３】
また、同一トランジスタでペア性が取れていればＩsはエミッタ面積に比例するので、
VBE15＝VBE17から      Ｉs15＝Ｉs17
さらに、トランジスタＱ16のエミッタ面積はトランジスタＱ17のエミッタ面積のN倍なので、Ｉs16＝N・Ｉs17  となる。
【００５４】
VBE17＝VBE16＋Ｉ2・Ｒ11
∴  VBE17−VBE16＝Ｉ2・Ｒ11
VBE17−VBE16＝Vt・ln (Ｉ1／Ｉs17)−VT・ln (Ｉ2／Ｉs16)
＝VT・ln (Ｉ1・Ｉs16)／(Ｉ2・Ｉs17)              ……(8)
VBE17＝VBE15  と仮定すると
Ｉ1・Ｒ12＝Ｉ2・Ｒ13                                      ……(9)
上の式(8)と(9)から
Ｉ2＝(VBE17−VBE16)／Ｒ11＝VT／Ｒ11・ln (Ｉ1・Ｉs16)／(Ｉ2・Ｉs17)
＝VT／Ｒ11・ln(Ｒ13・Ｉs16)／(Ｒ12・Ｉs17)               ……(10)
Ｖref＝Ｉ2・Ｒ13＋VBE15＝Ｒ13／Ｒ11・VT・ln (Ｒ13・Ｉs16)／(Ｒ12・Ｉs17)＋VBE15
となる。ここで
VT＝k・T/q    （  k:ボルツマン定数  q：素電荷  ）
なので、VTは温度に対して正の傾きを持つ。
【００５５】
また、VBE15は温度に対して負の傾きを持つことは一般的に知られている。従って、VTの項を調整することで温度に対して一定の電圧を得ることが可能である。
【００５６】
図５は上記レベルシフト回路１０４（又は１０５）の一実施例を示す回路図である。レベルシフト回路１０４は、電源ＶccとグランドGND間に、ＰＮＰ形トランジスタＱのコレクタ・エミッタと、抵抗Ｒと、定電流源Ｉとを直列に接続した構成となっている。前段の反転増幅回路１０２からの出力電圧をトランジスタＱのベースに入力すると、抵抗Ｒと定電流源Ｉの接続点からは電圧Ｉ×Ｒだけレベルシフトされた電圧が出力され、次段のエミッタフォロア１０６のトランジスタＱ1のベースに供給されることになる。
【００５７】
図６(a)〜(c)は上記の２つのエミッタフォロア１０６，１０７で構成される重畳出力回路１１０の動作を説明する図である。図６(a)のような、レベルシフト回路１０４からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して負の傾き（負の温度係数）を持った出力電圧と、レベルシフト回路１０５からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して正の傾き（正の温度係数）を持った出力電圧とが、図６(b)に示すように重畳出力回路１１０で重ね合わされ、いずれか高い方の電圧にクランプされる結果、図６(c) のように温度Tについて低温度側と高温度側とで電圧が高くなるＶ字状の特性をもった出力電圧が生成される。
【００５８】
本発明の実施形態１によれば、ＶＣＳＥＬのような面発光型のレーザダイオードを使用した光半導体発光素子駆動回路であっても、バイアス電流Ｉbiasを閾値電流Ｉthの温度特性に追従させることができるので、閾値電流の変化に基づく消光比特性の変動を抑えることができる。
【００５９】
なお、図６(c)では、１つの変曲点がある閾値電流の温度特性のレーザダイオードに対して、それらの閾値電流に追従した温度特性のバイアス電流を生成する場合について説明しているが、本発明は実施形態２，３に示すように複数の変曲点がある閾値電流の温度特性をもったレーザダイオードに対してその閾値電流に追従した温度特性のバイアス電流を生成する場合に応用することができる。
【００６０】
図７は、実施形態１で生成される、温度に対するバイアス電流Ｉbiasの温度特性ｃを示している。Ｘ軸は温度（℃）、Y軸は２５℃での電流値を０mAとした場合の電流値（このグラフに示す電流値は、周囲温度での実際の電流値と２５℃での実際の電流値との差で示してある）を示している。バイアス電流Ｉbiasとしては、ＶＣＳＥＬの閾値電流の温度特性に近似した形状を得ることが可能である。
【００６１】
本発明の実施形態１によれば、１つの変曲点がある閾値電流のＶ字状の温度特性をもったレーザダイオードに対して、使用される全温度範囲において閾値電流付近にバイアス電流を供給できるため、温度変化によるアイパターンの劣化が少なくなり、良好な伝送特性が得られる。  
また、ＶＣＳＥＬのような低温側で室温（２５℃）よりも閾値電流が大きくなり、高温側も室温（２５℃）より閾値電流が大きくなる特性のレーザダイオードを使用した場合において、温度変化によるアイパターンの劣化が少なくなるため良好な伝送特性が得られる。
【００６２】
さらに、温度に依存しない基準電圧源を用いることにより、これを基準として正又は負の傾きの電圧または電流を生成することができるので、安定した制御が可能となる。
【００６３】
さらに、トランジスタの温度特性と安定した基準電圧を利用することで、温度に対する安定した傾きを持った電圧または電流が得られる。すなわち、温度に比例する温度特性の温度係数生成回路と安定した基準電圧源を利用することで、温度に対する安定した傾きを持った電圧または電流が得られる。
【００６４】
また、バイアス電流に高速変調信号を加える方式とすることで、安定した高速動作が得られる。  
なお、温度係数信号生成回路としての温度係数回路１０１は、温度に対する電圧特性が正（又は負）の傾きを持った場合について説明しているが、温度に対する電流特性が正（又は負）の傾きを持った場合についても同様に適用することができる。
［実施形態２］
【００６５】
図１１は、本発明の実施形態２による光半導体発光素子駆動回路の構成図を示している。図１と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００６６】
図１１に示す光送信モジュール１００Ａは、光半導体発光素子駆動回路２００Ａと光半導体発光素子としての面発光型レーザダイオードＬＤ1を備えている。
【００６７】
図１１において、光半導体発光素子駆動回路２００Ａは、光半導体発光素子である面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用のバイアス電流Ｉbiasを生成するバイアス電流生成回路（１０１〜１０９、１１２、１１３）と、高速に変調された電流信号（変調電流Ｉm）を発生し、前記バイアス電流生成回路から供給されるバイアス電流Ｉbiasに対して印加する高速変調回路１１１と、を備えている。高速変調回路１１１は、高速に変調された電流信号（例えばパルス電流信号）を供給する電流源Ｉ4で構成され、光半導体発光素子駆動回路２００Ａのバイアス電流出力部の両端に接続されることは図１の場合と同様である。
【００６８】
図１の構成と異なる点は、レベルシフト回路１１２を設けたこと、それ対応したエミッタフォロア１１３を設けたことである。レベルシフト回路１１２は、既存のレベルシフト回路１０４，１０５と共にレベルシフト手段を構成しており、またエミッタフォロア１１３は既存のエミッタフォロア１０６，１０７と共に重畳出力回路１１０Ａを構成している。その他の構成は、図１と同様であるが、以下に異なる点の構成を中心として説明し、図１と重複する部分の説明を省略する。
【００６９】
従って、レベルシフト手段の構成は、反転増幅回路１０２から出力される電圧のレベルをシフトするレベルシフト回路１０４と、非反転増幅回路１０３から出力される電圧のレベルをシフトするレベルシフト回路１０５と、バンドギャップリファレンス型基準電圧回路で構成される基準電圧回路１０９から出力される温度に依存しない基準電圧のレベルをシフトするレベルシフト回路１１２とを備えたものである。
【００７０】
レベルシフト回路１０４，１０５，１１２によってレベルシフトされた電圧はそれぞれ、重畳出力回路１１０Ａを構成する３つのエミッタフォロワ１０６，１０７，１１３を通して、重ね合わせられる。
【００７１】
重畳出力回路１１０Ａを構成する３つのエミッタフォロア１０６，１０７，１１３は、前段のレベルシフト回路１０４，１０５，１１２によって生成された３つの電圧を互いに重ね合わせていずれか高い方の電圧を出力する。
【００７２】
エミッタフォロワ１０６は、電源ＶccとグランドGND間に、トランジスタＱ1のコレクタ・エミッタと定電流源Ｉ1を直列接続して構成され、トランジスタＱ1のベースにレベルシフト回路１０４の出力電圧が入力される。エミッタフォロワ１０７は、電源ＶccとグランドGND間に、トランジスタＱ2のコレクタ・エミッタと定電流源Ｉ2を直列接続して構成され、トランジスタＱ2のベースにレベルシフト回路１０５の出力電圧が入力される。エミッタフォロワ１１３は、電源ＶccとグランドGND間に、トランジスタＱ3のコレクタ・エミッタと定電流源Ｉ3を直列接続して構成され、トランジスタＱ3のベースにレベルシフト回路１１２の出力電圧が入力される。
【００７３】
そして、トランジスタＱ1，Ｑ2，Ｑ3のエミッタは共通に接続され、その共通エミッタ出力が次段の電圧・電流変換回路１０８へ出力される。エミッタフォロワ１０６，１０７，１１３で重ね合わせられた点の電圧は高い電位の方にクランプされるので、レベルシフト回路１０４，１０５，１１２によって生成された電圧の高い方の電圧が重畳出力回路１１０Ａから出力される。
【００７４】
なお、レベルシフト回路１０４，１０５，１１２はレベルシフト手段を構成している。また、重畳出力回路１１０Ａと電圧・電流変換回路１０８とは、前段からの３つの出力信号が入力され、その３つの出力信号のいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流を生成する出力回路を構成している。
【００７５】
さらに、重畳出力回路１１０Ａにおいて、エミッタフォロア１０６，１０７，１１３の定電流源Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3は、１つの定電流源、或いは１つの抵抗に置き換えた構成としても良い。
【００７６】
以上の図１１の構成においては、温度に依存しない安定した基準電圧を生成する一方、トランジスタの温度依存性を利用して温度係数を持った電圧を生成し反転増幅及び非反転増幅し、それらを適宜にレベルシフトすることよって、所望の負の傾きを持った電圧、所望の正の傾きを持った電圧、温度変化に対して一定（即ち温度に依存しない一定）の電圧を得る。そして、これらの電圧を重ね合わせることによって、周囲温度に対していずれか最も高い電圧が出力され、該電圧を電流に変換して面発光型のレーザダイオードのバイアス電流として使用する。バイアス電流は、結果として面発光型のレーザダイオードの閾値電流の温度特性に追従した温度特性を持った電流とされるので、周囲温度の変化によってレーザダイオードの閾値電流が変動したとしても、その変動に追従したバイアス電流を得、温度変化による消光比特性の劣化がなく、且つ温度変化によるアイパターンの劣化のない光出力を発生することができる。
【００７７】
図１２(a)〜(c)は上記の３つのエミッタフォロア１０６，１０７，１１３で構成される重畳出力回路１１０Ａの動作を説明する図である。図１２(a)のような、レベルシフト回路１０４からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して負の傾き（負の温度係数）を持った出力電圧と、レベルシフト回路１０５からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して正の傾き（正の温度係数）を持った出力電圧と、基準電圧回路１０９からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して依存性のない基準電圧とが、図１２(b)に示すように重畳出力回路１１０で重ね合わされ、いずれか高い方の電圧にクランプされる結果、図１２(c) のように温度Tについて低温度側と高温度側とで電圧が高くなる放物線状の特性をもった出力電圧が生成される。
【００７８】
図１３は、実施形態２にて生成される、周囲温度に対するバイアス電流Ｉbiasの変化特性ｃを示している。ＶＣＳＥＬの閾値電流の温度特性ｂも示している。ただし、Ｘ軸は温度（℃）、Y軸は２５℃での電流値を０mAとした場合の電流値（このグラフに示す電流値は、周囲温度での実際の電流値と２５℃での実際の電流値との差で示してある）を示している。
【００７９】
ＶＣＳＥＬの閾値電流の温度特性の収得点が少ないため厳密ではないが、ＶＣＳＥＬに供給するバイアス電流Ｉbiasとしては、ＶＣＳＥＬの閾値電流の温度特性ｂに合わせた形状が得られている。温度に対する出力電圧の傾きの違う回路を更に増やし、複数の変曲点を設けることでさらに精度良く合わせることが可能である。なお、ａ点は最も低い電圧点を示している。
【００８０】
本発明の実施形態２によれば、少なくとも１つ以上の変曲点がある閾値電流の放物線状の温度特性をもったレーザダイオードに対して、使用される全温度範囲において閾値電流付近にバイアス電流を供給できるため、温度変化によるアイパターンの劣化が少なくなり、良好な伝送特性が得られる。  
また、ＶＣＳＥＬのような低温側で室温（２５℃）よりも閾値電流が大きくなり、高温側も室温（２５℃）より閾値電流が大きくなる特性のレーザダイオードを使用した場合において、温度変化によるアイパターンの劣化が少なくなるため良好な伝送特性が得られる。
【００８１】
さらに、温度に依存しない基準電圧源を用いることにより、これを基準として正又は負の傾きの電圧または電流を生成することができるので、安定した制御が可能となる。
【００８２】
さらに、トランジスタの温度特性と安定した基準電圧を利用することで、温度に対する安定した傾きを持った電圧または電流が得られる。すなわち、温度に比例する温度特性の温度係数信号生成回路と安定した基準電圧源を利用することで、温度に対する安定した傾きを持った電圧または電流が得られる。
【００８３】
また、バイアス電流に高速変調信号を加える方式とすることで、安定した高速動作が得られる。  
なお、温度係数信号生成回路としての温度係数回路１０１は、温度に対する電圧特性が正（又は負）の傾きを持った場合について説明しているが、温度に対する電流特性が正（又は負）の傾きを持った場合についても同様に適用することができる。
［実施形態３］
【００８４】
図１４は本発明の実施形態３の光半導体発光素子駆動回路の構成図を示している。図１４は、光半導体発光素子駆動回路２００Ｂとこれによって駆動される光半導体発光素子としての面発光型のレーザダイオードＬＤ11を有した光送信モジュール１００Ｂの構成例を示している。
【００８５】
図１４において、光半導体発光素子駆動回路２００Ｂは、光半導体発光素子である面発光型のレーザダイオードＬＤ11の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用のバイアス電流Ｉbiasを生成するバイアス電流生成回路（２０２，２０３，２０９，２１４〜２２２）と、高速に変調された電流信号（変調電流Ｉm）を発生し、前記バイアス電流生成回路から供給されるバイアス電流Ｉbiasに対して印加する高速変調回路２２３と、を備えている。高速変調回路２２３は、高速に変調された電流信号（例えばパルス電流信号）を供給する電流源Ｉ15で構成され、光半導体発光素子駆動回路２００Ｂのバイアス電流出力部の両端に接続されることは図１，図２の場合と同様である。
【００８６】
バイアス電流生成回路（２０２，２０３，２０９，２１４〜２２２）は、温度に依存しない安定した電圧を生成するバンドギャップリファレンス型の基準電圧回路２０９と、バンドギャップリファレンス型の基準電圧回路２０９の電圧レベルを高い電圧の方向にシフトさせて傾斜の緩やかな負の温度係数を持せた電圧を得る第１の温度係数回路２１４と、バンドギャップリファレンス型の基準電圧回路２０９からの電圧を用いて、負の温度傾き（負の温度係数）を持った電圧を得る第２の温度係数回路２１５と、複数の抵抗分圧回路で構成され、第１の温度係数回路２１４で生成した電圧を抵抗で分圧して複数の所望の電圧レベルを得る分圧回路２１６と、第２の温度係数回路２１５で生成した電圧と分圧回路２１６で分圧して得られた１つの電圧とを入力し、反転増幅する第２の温度係数回路２１５の出力部としての反転増幅回路２１７と、反転増幅回路２１７から出力した電圧と分圧回路２１６で分圧して得られた１つの電圧とを入力し、反転増幅する第１の増幅回路としての反転増幅回路２０２と、反転増幅回路２１７から出力した電圧と分圧回路２１６で分圧して得られた１つの電圧とを入力し、反転増幅する反転増幅回路２１８と当該反転増幅回路２１８から出力した電圧と分圧回路２１６で分圧して得られた１つの電圧とを入力し、反転増幅する反転増幅回路２０３とで構成され、反転増幅回路２１８及び反転増幅回路２０３によって非反転増幅する第２の増幅回路として機能する反転増幅回路２１８，２０３と、反転増幅回路２１７から出力した電圧と分圧回路２１６で分圧して得られた１つの電圧とを入力し、反転増幅する第３の増幅回路としての反転増幅回路２１９と、エミッタフォロワで構成され、前記反転増幅回路２０２，２０３，２１９で増幅した電圧を互いに重ね合わせていずれか高い方の電圧を生成する重畳出力回路２２０と、重畳出力回路２２０で生成された電圧を電流に変換する電圧・電流変換回路２２１と、電圧・電流変換回路２２１で生成された電流をバイアス電流としてレーザダイオードＬＤ11に供給するためのカレントミラー回路２２２と、を備えている。各回路ブロック２０２，２０３，２０９，２１４〜２２２は電源ＶccとグランドGND間に接続されている。
【００８７】
なお、第１の温度係数回路２１４と第２の温度係数回路２１５と基準電圧回路２０９と反転増幅回路２１７とは、周囲温度に対して正の傾き又は負の傾きを持つ電圧又は電流を生成する温度係数信号生成回路を構成している。また、分圧回路２１６は、複数の抵抗分圧回路で構成され、前記温度係数信号生成回路から得られる信号を前記複数の抵抗分圧回路に入力し、第１，第２，第３の増幅回路のそれぞれに出力する信号のレベルをシフトさせるレベルシフト手段を構成している。さらに、重畳出力回路２２０と電圧・電流変換回路２２１とカレントミラー回路２２２とは、前段からの３つの出力信号が入力され、その３つの出力信号のいずれかを選択し、その信号を基にバイアス電流を生成する出力回路を構成している。
【００８８】
第１の温度係数回路２１４は基準電圧回路２０９と比較すると温度に対して負の温度係数を持っている。しかし、第２の温度係数回路２１５よりも傾きは小さい。
【００８９】
分圧回路２１６は複数の抵抗分圧回路で構成されており、第１の温度係数回路２１４で生成した電圧を分圧して複数の分割電圧を生成するものである。これは実施形態１，２のレベルシフト手段に相当するものである。分圧回路２１６によって得られた複数の分割電圧は反転増幅回路２０２，２０３，２１７，２１８，２１９の各プラス端子へ基準電圧として入力される。
【００９０】
分圧回路２１６は、例えば５つの抵抗分圧回路を並列接続した構成となっている。即ち、第１の温度係数回路２１４で生成された電圧の出力ラインとグランドGND間に、抵抗Ｒ21と抵抗Ｒ22による第１の抵抗分圧回路と、抵抗Ｒ43と抵抗Ｒ44による第２の抵抗分圧回路と、抵抗Ｒ25と抵抗Ｒ26による第３の抵抗分圧回路と、抵抗Ｒ31と抵抗Ｒ32による第４の抵抗分圧回路と、抵抗Ｒ29と抵抗Ｒ30による第５の抵抗分圧回路と、を並列接続した構成となっている。
【００９１】
上記バンドギャップリファレンス型の基準電圧回路２０９は、図４に示した回路構成と同様のものを用いることができるので、説明を省略する。
【００９２】
上記第１の温度係数回路２１４の回路例を、図１５に示している。第１の温度係数回路２１４はトランジスタのベース・エミッタ間電圧VBEが負の温度係数を有していることを利用して負の温度係数を持った電圧を生成している。
【００９３】
図１５において、第１の温度係数回路２１４は、バンドギャップリファレンス型基準電圧電圧回路２０９から供給される基準電圧VBGの電源端子とグランドGND間に、抵抗Ｒ53と、トランジスタＱ41のコレクタ・エミッタと、抵抗Ｒ52とを直列に接続し、かつトランジスタＱ41のコレクタとベースを共通に接続し、そのベースとグランドGND間に、抵抗Ｒ51を接続した回路と、オペアンプＵ21を有し、そのプラス端子に前記トランジスタＱ41のベース電圧Ｖ1を入力し、マイナス端子と出力端子を共通接続してなるボルテージフォロアと、を備えている。
【００９４】
以下に、第２の温度係数回路２１５の動作を数式を用いて説明する。  
抵抗Ｒ53に流れる電流をＩ3とすると、
Ｖ1＝VBG−Ｒ53・Ｉ3                                        ……(11)
Ｉ3＝Ｖ1／Ｒ51＋(Ｖ1−VBE)／Ｒ52                          ……(12)
式(11)と式(12)から
Ｖ1＝Ａ＋Ｂ・VBE  
が得られる。従って、Ｖ1は温度に対して負の傾きを持つ。
【００９５】
ここで
Ａ＝VBG／(1＋Ｒ53／Ｒ51＋Ｒ53／Ｒ52)  ・・・温度に対して一定
Ｂ＝(Ｒ53／Ｒ52)／(1＋Ｒ53／Ｒ51＋Ｒ53／Ｒ52) 
である。
【００９６】
上記第２の温度係数回路２１５の回路例を図１６に示している。第２の温度係数回路２１５はトランジスタのベース・エミッタ間電圧VBEが負の温度係数を有していることを利用して負の温度係数を持った電圧を生成している。
【００９７】
図１６において、第２の温度係数回路２１５は、バンドギャップリファレンス型の基準電圧回路２０９から供給される基準電圧VBGの電源端子とグランドGND間に、抵抗Ｒ62と、トランジスタＱ51のコレクタ・エミッタと、抵抗Ｒ63とを直列に接続し、かつトランジスタＱ51のコレクタとベースを共通に接続し、そのベースとグランドGND間に、抵抗Ｒ61を接続した構成となっている。トランジスタＱ51のベース（＝コレクタ）に発生する電圧は抵抗Ｒ63に発生する電圧とＱ51のベース・エミッタ間電圧VBEの電圧の和である。従って、トランジスタＱ51のコレクタ電圧Ｖoutの温度特性はVBEの温度特性に比例するので負の傾きとなる。なお、VBGはバンドギャップリファレンス型の基準電圧回路２０９から得られる、温度に対して一定（即ち温度に依存しない一定）の電圧である。
【００９８】
上記第２の温度係数回路２１５の他の回路例を図１７に示している。第２の温度係数回路２１５はトランジスタのベース・エミッタ間電圧VBEが負の温度係数を有していることを利用して負の温度係数を持った電圧を生成している。
【００９９】
図１７において、第２の温度係数回路２１５は、バンドギャップリファレンス型の基準電圧回路２０９から供給される基準電圧VBGの電源端子とグランドGND間に、抵抗Ｒ71と抵抗Ｒ72を直列接続し、電源Ｖccと前記抵抗Ｒ71，Ｒ72の直列接続点との間に定電流源Ｉ12とＮＰＮ形トランジスタＱ61のコレクタ・エミッタとを直列に接続し、かつトランジスタＱ61のコレクタとベースを共通接続してなる回路と、オペアンプＵ22を有し、そのプラス端子に前記トランジスタＱ61のベース電圧を入力し、マイナス端子と出力端子を共通接続してなるボルテージフォロアと、を備えている。
【０１００】
このような図１７の構成において、定電流源Ｉ12の電流Ｉ12は温度に対して、一定の電流であり、VBGはバンドギャップ基準電圧である。従って、バンドギャップ基準電圧VBGを抵抗Ｒ71，Ｒ72で分圧して得られる電圧Ｖ2は温度に対して一定の電圧である。トランジスタＱ61のベース・エミッタ間電圧VBEは温度に対して負の傾きを持つので、出力電圧Ｖoutに負の傾きを持った電圧を得ることができる。
【０１０１】
図１４に戻り、次に反転増幅回路２０２，２０３，２１７，２１８，２１９の構成を説明する。  
反転増幅回路２１７は、オペアンプＵ11と抵抗Ｒ23，Ｒ24を備え、プラス端子に前記第１の抵抗分圧回路からの分割電圧が入力しマイナス端子に抵抗Ｒ23を介して第２の温度係数回路２１５からの電圧を入力し、マイナス端子と出力端子間に抵抗Ｒ24を接続している。抵抗Ｒ23と抵抗Ｒ24の比によって、増幅率を設定することができる。
【０１０２】
反転増幅回路２０２は、オペアンプＵ14と抵抗Ｒ33，Ｒ34を備え、プラス端子に前記第５の抵抗分圧回路からの分割電圧が入力しマイナス端子に抵抗Ｒ33を介して前記反転増幅回路２１７からの電圧を入力し、マイナス端子と出力端子間に抵抗Ｒ34を接続している。抵抗Ｒ33と抵抗Ｒ34の比によって増幅率を設定でき、Ｒ33＜Ｒ34となるように設定される。反転増幅回路２０２では、反転増幅回路２１７からの正の傾きを持った反転出力を入力し、温度に対する負の傾きを持った電圧を出力することができる。  
反転増幅回路２１８は、オペアンプＵ17と抵抗Ｒ45，Ｒ46を備え、プラス端子に前記第２の抵抗分圧回路からの分割電圧が入力しマイナス端子に抵抗Ｒ45を介して前記反転増幅回路２１７からの電圧を入力し、マイナス端子と出力端子間に抵抗Ｒ46を接続している。抵抗Ｒ45と抵抗Ｒ46の比によって、増幅率を設定することができる。
【０１０３】
反転増幅回路２０３は、オペアンプＵ15と抵抗Ｒ37，Ｒ38を備え、プラス端子に前記第３の抵抗分圧回路からの分割電圧が入力しマイナス端子に抵抗Ｒ37を介して前記反転増幅回路２１８からの電圧を入力し、マイナス端子と出力端子間に抵抗Ｒ38を接続している。抵抗Ｒ37と抵抗Ｒ38の比によって増幅率を設定でき、Ｒ37＜Ｒ38となるように設定される。反転増幅回路２０３では、反転増幅回路２１７からの正の傾きを持った反転出力をさらに前段の反転増幅回路２１８で反転増幅した出力を入力し、温度に対する正の傾きを持った電圧を出力することができる。  
反転増幅回路２１９は、オペアンプＵ13と抵抗Ｒ41，Ｒ42を備え、プラス端子に前記第４の抵抗分圧回路からの分割電圧が入力しマイナス端子に抵抗Ｒ41を介して前記反転増幅回路２１７からの電圧を入力し、マイナス端子と出力端子間に抵抗Ｒ42を接続している。抵抗Ｒ41と抵抗Ｒ42の比によって増幅率を設定でき、Ｒ41≒Ｒ42となるように設定される。反転増幅回路２１９では、反転増幅回路２１７からの正の傾きを持った反転出力を入力し、温度に対する略ゼロの傾きを持った電圧を出力することができる。
【０１０４】
第２の温度係数回路２１５で生成された電圧は反転増幅回路２１７で反転増幅される。従って、反転増幅回路２１７からの出力電圧は温度に対して正の傾きを持つ。反転増幅回路２１７で生成した電圧は反転増幅回路２０２，２１８，２１９のマイナス端子に入力される。反転増幅回路２０２は、実施形態１，２の反転増幅回路１０２で説明したように所望の負の温度傾き（負の温度係数）を持った電圧を生成する。また、反転増幅回路２１９では、出力電圧の温度傾きが周囲温度に対して一定となるように調整される。
【０１０５】
反転増幅回路２１８は、正の温度傾き（正の温度係数）を持つ電圧を生成する反転増幅回路２０３のバッファー的な役割を担っている。つまり、第２の温度係数回路２１５の出力電圧を反転増幅回路２０３で直接反転増幅すると反転増幅回路２０３の出力電圧のレベルが反転増幅回路２０２，２１９の出力電圧のレベルとかけ離れてしまい、エミッタフォロワで構成される重畳出力回路２２０の出力後の電圧が所望の値と違ってしまう可能性がある。このために反転増幅回路２１８で傾きをある程度増幅して、反転増幅回路２０３のの反転増幅のレベル調整を行い易いものとしている。
【０１０６】
反転増幅回路２０３は先の実施形態１，２の非反転増幅回路１０３に述べたのと同様に、正の温度傾きをもった電圧を生成する増幅器であり、所望の正の温度傾き（正の温度係数）をもった電圧を生成する。
【０１０７】
重畳出力回路２２０は、電源ＶccとグランドGND間に、コレクタが共通接続され且つエミッタが共通接続された３つのトランジスタＱ21，Ｑ22，Ｑ23と、その共通エミッタとグランドGND間に接続された定電流源Ｉ12とを備え、反転増幅回路２０２の出力電圧をトランジスタＱ21のベースに入力し、反転増幅回路２１９の出力電圧をトランジスタＱ22のベースに入力し、反転増幅回路２０３の出力電圧をトランジスタＱ23のベースに入力し、共通エミッタから出力電圧を得る構成となっている。
【０１０８】
反転増幅回路２０２，２１９，２０３で生成された電圧を重畳出力回路２２０にて重ね合わせると、３つの電圧の中で最も高い電圧がクランプされて重畳出力回路２２０から出力される。
【０１０９】
電圧・電流変換回路２２１は、トランジスタＱ29，オペアンプＵ18，定電流源Ｉ13，Ｉ14，トランジスタＱ28，Ｑ31，抵抗Ｒ47，Ｒ48で構成される電圧・電流変換部と、トランジスタＱ30，Ｑ24で構成されるカレントミラー部とを備えている。即ち、電圧・電流変換回路２２１は、一端が電源Ｖccに接続された定電流源Ｉ13，Ｉ14と、エミッタが定電流源Ｉ13に接続され、コレクタがグランドGNDに接続され、ベースに前段の共通エミッタの出力電圧が入力されるＰＮＰ形トランジスタＱ29と、エミッタが定電流源Ｉ14に接続され、コレクタがグランドGNDに接続されたＰＮＰ形トランジスタＱ28と、プラス端子に前記トランジスタＱ29のエミッタが接続され、マイナス端子に前記トランジスタＱ28のエミッタが接続されたオペアンプＵ18と、２つのＰＮＰ形トランジスタＱ30，Ｑ24を備え、これらのトランジスタＱ30，Ｑ24は、電源Ｖccにエミッタが共通に接続され且つベースが共通に接続されており、かつトランジスタＱ30のベース・コレクタが共通に接続され、トランジスタＱ30，Ｑ24の各コレクタに同じ大きさの電流を出力するカレントミラー部と、コレクタが前記トランジスタＱ30のコレクタに接続され、エミッタが抵抗Ｒ47を介してグランドGNDに接続されたＮＰＮ形トランジスタＱ31と、一端が前記トランジスタＱ24のコレクタに接続され、他端がグランドGNDに接続された抵抗Ｒ48と、を備えている。
【０１１０】
カレントミラー回路２２２は、ベースが前段のトランジスタＱ24，Ｑ30のベースと共通接続され、エミッタが電源Ｖccに接続されたＰＮＰ形トランジスタＱ25と、コレクタとベースが共通に接続され、かつコレクタが前記トランジスタＱ25のコレクタに接続され、エミッタがグランドGNDに接続されたＮＰＮ形トランジスタＱ26と、ベースが前記トランジスタＱ26のベースと共通に接続され、エミッタがグランドGNDに接続され、コレクタがレーザダイオードＬＤ11の−極の一端に接続されたＮＰＮ形トランジスタＱ27と、を備えている。トランジスタＱ26とトランジスタＱ27とは、カレントミラーを構成している。電源Ｖccと前記トランジスタＱ27のコレクタ間には、負荷としてのレーザダイオードＬＤ11が接続されている。
【０１１１】
電圧・電流変換回路２２１で、トランジスタＱ29は電圧レベルをベース・エミッタ間電圧VBE分上げるために挿入されている。これはオペアンプＵ18の入力電圧が低いときにオペアンプＵ18が動作しないことを防ぐためのものである。オペアンプＵ18，トランジスタＱ31，及び抵抗Ｒ47で生成された電流はトランジスタＱ30でミラーされ、トランジスタＱ24に同じ大きさの電流が流れる。トランジスタＱ24に流れる電流を抵抗Ｒ48で電圧に変換し、その電圧をトランジスタＱ28のベースに入力することでオペアンプＵ18のマイナス端子への帰還ループが形成されている。トランジスタＱ28はベース電圧によって抵抗値が変わる可変抵抗として機能する。これによって、オペアンプＵ18のマイナス端子の電圧がプラス端子に入力された電圧と同じになるように抵抗Ｒ48に流れる電流が制御される。
【０１１２】
そして、トランジスタＱ30のミラー電流をトランジスタＱ25，Ｑ27のカレントミラーで折り返すことでレーザダイオードＬＤ11にバイアス電流を供給する。このバイアス電流はレーザダイオードＬＤ11の閾値電流の温度特性に追従したものとされている。
【０１１３】
ＬＤ11は 面発光型のレーザダイオードであって、例えばＶＣＳＥＬ（垂直表面発光型レーザ）で構成されている。レーザダイオードＬＤ11の一端は電源Ｖccに接続し、他端はトランジスタＱ27の一端に接続している。カレントミラー回路２２２のバイアス電流出力部のトランジスタＱ27の両端には、高速に変調された電流信号（変調電流）を供給する高速変調回路２２３が並列に接続されている。高速変調回路２２３は、例えば変調されたパルス電流を供給する電流源Ｉ15で構成されている。
【０１１４】
以上の図１４の構成においては、温度に依存しない安定した電圧を生成する基準電圧回路の電圧に基づいて温度係数を持った電圧を作成し且つそれらを適宜にレベルシフトすることよって、所望の負の傾きを持った電圧、所望の正の傾きを持った電圧、温度変化に対して一定（即ち温度に依存しない一定）の電圧を得る。そして、これらの電圧を重ね合わせることによって、周囲温度に対していずか最も高い電圧が出力され、該電圧を電流に変換して面発光型のレーザダイオードのバイアス電流として使用する。バイアス電流は、結果として面発光型のレーザダイオードの閾値電流の温度特性に追従した電流とされるので、周囲温度の変化によってレーザダイオードの閾値電流が変動したとしても、その変動に追従したバイアス電流を得て、温度変化による消光比特性の劣化がなく、且つ温度変化によるアイパターンの劣化のない光出力を発生することができる。
【０１１５】
図１８(a)〜(c)は上記のエミッタフォロアで構成される重畳出力回路２２０の動作を説明する図である。図１８(a)のような、反転増幅回路２０２からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して負の傾き（負の温度係数）を持った出力電圧と、反転増幅回路２０３からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して正の傾き（正の温度係数）を持った出力電圧と、反転増幅回路２１９からのレベルシフトされ且つ温度Ｔに対して依存性のない一定電圧とが、図１８(b)に示すように重畳出力回路２２０で重ね合わされて、いずれかの最も高い方の電圧にクランプされる結果、図１８(c) のように温度Tについて低温度側と高温度側とで電圧が高くなる放物線状の特性をもった出力電圧が生成される。
【０１１６】
図１９は、実施形態３で生成される、温度に対するバイアス電流Ｉbiasの温度特性ｃを示している。Ｘ軸は温度（℃）、Y軸は２５℃での電流値を０mAとした場合の電流値（このグラフに示す電流値は、周囲温度での実際の電流値と２５℃での実際の電流値との差で示してある）を示している。バイアス電流Ｉbiasとしては、ＶＣＳＥＬの閾値電流の温度特性に追従した形状を得ることが可能である。温度に対する出力電圧の傾きの違う回路を更に増やし、複数の変曲点を設けることでさらに精度良く合わせることが可能である。
【０１１７】
本発明の実施形態３によれば、レベルシフト手段を複数の抵抗分圧回路で構成したことにより、温度特性のレベルを調整し易いという効果が得られる。何故なら、集積回路化する際に、分圧回路２１６のような２つの抵抗の大きさの比が同じであれば抵抗値そのものはにばらつきがあってもよいので、複数の抵抗分圧回路を同一の半導体ウエハの同じところに作成すれば、２つの抵抗値の比を調整することは比較的に容易にできるためである。  少なくとも１つ以上の変曲点がある閾値電流の放物線状の温度特性をもったレーザダイオードに対して、使用される全温度範囲において閾値電流付近にバイアス電流を供給できるため、温度変化によるアイパターンの劣化が少なくなり、良好な伝送特性が得られる。  
また、ＶＣＳＥＬのような低温側で室温（２５℃）よりも閾値電流が大きくなり、高温側も室温（２５℃）より閾値電流が大きくなる特性のレーザダイオードを使用した場合において、温度変化によるアイパターンの劣化が少なくなるため良好な伝送特性が得られる。
【０１１８】
さらに、温度に依存しない基準電圧源を用いることにより、これを基準として正又は負の傾きの電圧または電流を生成することができるので、安定した制御が可能となる。  
さらに、トランジスタの温度特性と安定した基準電圧を利用することで、温度に対する安定した傾きを持った電圧または電流が得られる。すなわち、温度に比例する温度特性の温度係数信号生成回路と安定した基準電圧源を利用することで、温度に対する安定した傾きを持った電圧または電流が得られる。  
また、バイアス電流に高速変調信号を加える方式とすることで、安定した高速動作が得られる。
【０１１９】
次に、前記の図８で説明したが、レーザダイオードＬＤ1に供給するバイアス電流Ｉbiasとして、バイアス電流Ｉbiasは温度特性を持たない一定電流とし、レーザダイオードＬＤ1に供給する変調電流Ｉmとして、面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従した変調電流Ｉmを生成するように構成した場合の実施形態について、実施形態４〜６で説明する。
【０１２０】
すなわち、実施形態４〜６は、光半導体発光素子駆動回路は、周囲温度に依存せず常にほぼ一定の定電流をバイアス電流Ｉbias として生成するバイアス電流生成回路と、面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用の高速変調信号（変調電流Ｉm）を発生し、この高速変調信号（変調電流Ｉm）を前記バイアス電流生成回路から供給されるバイアス電流Ｉbiasに対して印加する高速変調回路と、を備えた構成としたものである。バイアス電流Ｉbiasとしては、室温（２５℃）における面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthに相当する定電流とすれば良い。
［実施形態４］
【０１２１】
図２０は本発明の実施形態４の光半導体発光素子駆動回路の構成図を示している。実施形態４は、図１の実施形態１に対応するものであり、図１と同一機能を有する同一部分には同一符号を付して説明する。  
図２０は、光半導体発光素子駆動回路２００Ｃとこれによって駆動される光半導体発光素子としての面発光型のレーザダイオードＬＤ1を有した光送信モジュール１００Ｃの構成例を示している。
【０１２２】
図２０で、図１の構成と異なる点は、レーザダイオードＬＤ1と電圧・電流変換回路１０８Ａとの間における、電圧・電流変換回路１０８ＡのトランジスタＱ4のコレクタに直列に、外部のデータ信号発生回路（図示せず）で生成したデータ信号（‘１’，‘０’のデジタル信号に対応したパルス信号）によってオン，オフするスイッチ回路Ｓ1を介挿することにより、面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用の高速に変調された電流信号（変調電流Ｉm）を発生する高速変調回路（１０１〜１０７、１０８Ａ、１０９）を構成する一方、周囲温度に依存せず常にほぼ一定の定電流をバイアス電流Ｉbias として生成するバイアス電流生成回路１１１Ａを構成したものである。バイアス電流生成回路１１１Ａは、周囲温度に依存しない温度特性の定電流源Ｉ4Aで構成されている。
【０１２３】
図２０においては、周囲温度の変化に対応して、データ信号としてのパルス電流（変調電流）の振幅が面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従して変化するので、このパルス電流（変調電流）に適宜の一定のバイアス電流Ｉbiasを印加することにより、図１と同様な作用・効果を得ることができる。即ち、使用する面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性が１つの変曲点を有するＶ字状若しくはこれに近い放物線状の特性である場合に、これに対応してレーザダイオード駆動電流の温度特性を追従させることができる。
［実施形態５］
【０１２４】
図２１は本発明の実施形態５の光半導体発光素子駆動回路の構成図を示している。実施形態５は、図１１の実施形態２に対応するものであり、図１１と同一機能を有する同一部分には同一符号を付して説明する。  
図２１は、光半導体発光素子駆動回路２００Ｄとこれによって駆動される光半導体発光素子としての面発光型のレーザダイオードＬＤ1を有した光送信モジュール１００Ｄの構成例を示している。
【０１２５】
図２１で、図１１の構成と異なる点は、レーザダイオードＬＤ1と電圧・電流変換回路１０８Ａとの間における、電圧・電流変換回路１０８ＡのトランジスタＱ4のコレクタに直列に、外部のデータ信号発生回路（図示せず）で生成したデータ信号（‘１’，‘０’のデジタル信号に対応したパルス信号）によってオン，オフするスイッチ回路Ｓ1を介挿することにより、面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用の高速に変調された電流信号（変調電流Ｉm）を発生する高速変調回路（１０１〜１０７、１０８Ａ、１０９、１１２、１１３）を構成する一方、周囲温度に依存せず常にほぼ一定の定電流をバイアス電流Ｉbias として生成するバイアス電流生成回路１１１Ａを構成したものである。バイアス電流生成回路１１１Ａは、周囲温度に依存しない温度特性の定電流源Ｉ4Aで構成されている。
【０１２６】
図２１においては、周囲温度の変化に対応して、データ信号としてのパルス電流（変調電流）の振幅が面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従して変化するので、このパルス電流（変調電流）に適宜の一定のバイアス電流Ｉbiasを印加することにより、図１１と同様な作用・効果を得ることができる。即ち、使用する面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性が少なくとも１つ以上の変曲点を有する放物線状の特性である場合に、これに対応してレーザダイオード駆動電流の温度特性を追従させることができる。
［実施形態６］
【０１２７】
図２２は本発明の実施形態６の光半導体発光素子駆動回路の構成図を示している。実施形態６は、図１４の実施形態３に対応するものであり、図１４と同一機能を有する同一部分には同一符号を付して説明する。  
図２２は、光半導体発光素子駆動回路２００Ｅとこれによって駆動される光半導体発光素子としての面発光型のレーザダイオードＬＤ11を有した光送信モジュール１００Ｅの構成例を示している。
【０１２８】
図２２で、図１４の構成と異なる点は、レーザダイオードＬＤ1とカレントミラー回路２２２Ａとの間における、カレントミラー回路２２２ＡのトランジスタＱ27のコレクタに直列に、外部のデータ信号発生回路（図示せず）で生成したデータ信号（‘１’，‘０’のデジタル信号に対応したパルス信号）によってオン，オフするスイッチ回路Ｓ2を介挿することにより、面発光型のレーザダイオードＬＤ11の閾値電流Ｉthの温度特性に追従したレーザダイオード駆動用の高速に変調された電流信号（変調電流Ｉm）を発生する高速変調回路（２０２，２０３，２０９，２１４〜２２１、２２２Ａ）を構成する一方、周囲温度に依存せず常にほぼ一定の定電流をバイアス電流Ｉbias として生成するバイアス電流生成回路２２３Ａを構成したものである。バイアス電流生成回路２２３Ａは、周囲温度に依存しない温度特性の定電流源Ｉ15Aで構成されている。
【０１２９】
図２２においては、周囲温度の変化に対応して、データ信号としてのパルス電流（変調電流）の振幅が面発光型のレーザダイオードＬＤ1の閾値電流Ｉthの温度特性に追従して変化するので、このパルス電流（変調電流）に適宜の一定のバイアス電流Ｉbiasを印加することにより、図１４と同様な作用・効果を得ることができる。即ち、使用する面発光型のレーザダイオードＬＤ11の閾値電流Ｉthの温度特性が少なくとも１つ以上の変曲点を有する放物線状の特性である場合に、これに対応してレーザダイオード駆動電流の温度特性を追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施形態１による光半導体発光素子駆動回路の構成図。
【図２】図１の温度係数回路の一実施例を示す回路図。
【図３】図２の温度係数回路（温度係数信号発生回路）によって得られる温度対電圧の関係を示すグラフ。
【図４】図１のバンドギャップリファレンス型基準電圧回路の一実施例を示す回路図。
【図５】図１のレベルシフト回路の一実施例を示す回路図。
【図６】図１の重畳出力回路の動作を説明する図。
【図７】実施形態１で生成される、温度に対するバイアス電流Ｉbiasの温度特性ｃを示す図。
【図８】本発明に係る光送信モジュールの全体図。
【図９】レーザダイオードの電流対光出力特性を示す図。
【図１０】面発光型のレーザダイオードの閾値電流の温度特性を示す図。
【図１１】本発明の実施形態２による光半導体発光素子駆動回路の構成図。
【図１２】図１１の重畳出力回路の動作を説明する図。
【図１３】実施形態２で生成される、ＶＣＳＥＬの閾値電流の温度特性に追従したバイアス電流Ｉbiasの温度特性ｃを示す図。
【図１４】本発明の実施形態３による光半導体発光素子駆動回路の構成図。
【図１５】図１４の第１の温度係数回路の一実施例を示す回路図。
【図１６】図１４の第２の温度係数回路の一実施例を示す回路図。
【図１７】図１４の第２の温度係数回路の他の実施例を示す回路図。
【図１８】図１４の重畳出力回路の動作を説明する図。
【図１９】実施形態３で生成される、温度に対するバイアス電流Ｉbiasの温度特性ｃを示す図。
【図２０】本発明の実施形態４による光半導体発光素子駆動回路の構成図。
【図２１】本発明の実施形態５による光半導体発光素子駆動回路の構成図。
【図２２】本発明の実施形態６による光半導体発光素子駆動回路の構成図。
【符号の説明】
【０１３１】
１０１…温度係数回路
１０２，１０３…増幅回路
１０４，１０５…レベルシフト回路
１０８…電圧・電流変換回路
１１０…重畳出力回路
２００…光半導体発光素子駆動回路
【図１】
2006269981.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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